Strona 1 Strona 2 Strona 3 Dla moich rodziców, Saeeda i Inge oraz dla Katii, Chiary i Alex Matin Dla Sue, Patricka, Mags, Catherine, Justina, Daniela, Toma i Josha Liz Strona 4 WPROWADZENIE Kudłata fizyka Trudno być zwierzęciem. Nie dla ciebie centralne ogrzewanie czy klimatyzacja, pomagające utrzymać właściwą temperaturę ciała, ani supermarket, gdzie mogłobyś się pożywić, kiedy poczujesz ochotę na małe co nieco, czy wreszcie bezpieczne ściany własnego domu. Jeśli wskoczysz do rzeki złapać rybkę, na brzegu nie czeka na ciebie suchy ręcznik, którym mogłobyś się wytrzeć, gdy wychodzisz przemoczone i zaczynasz trząść się z zimna. Aby przeżyć, zwierzęta muszą liczyć na swoje zmysły, spryt, partnerów, krewnych i członków stada (z wyjątkiem samotników takich jak lamparty), a także na swoje ciało, które w trakcie ewolucji ukształtowało się w sposób dostosowany do warunków życia danego gatunku. I właśnie w tym punkcie pojawia się fizyka. Biologowie i fizycy dopiero niedawno uświadomili sobie, że zwierzęta potrafią w niezwykły sposób wykorzystywać prawa fizyki w życiu codziennym, kiedy szukają jedzenia, picia oraz partnerów w okresie godowym i ogólnie starają się, aby nie dać się zabić. Nawet domowy pies, kiedy zmoknie, korzysta z praw fizyki, żeby się szybko osuszyć, a przy okazji ochlapać każdego, kto nie ma dość refleksu i nie zdąży się w porę odsunąć. Oczywiście nie chodzi o to, że zwierzęta poznały wcześniej zasady fizyki Strona 5 i odpowiednio do nich dostosowały swoje ciało. To ewolucja, w powolnym procesie kolejnych prób i błędów, stworzyła organizmy, które skutecznie funkcjonują w realnym świecie, wykorzystując prawidłowości istniejące w przyrodzie, prawa i zasady nazwane przez ludzi fizyką. Zwierzęta sięgnęły po nie pierwsze. Węgorz elektryczny zabijał kraby za pomocą wyładowań elektrycznych o wysokim napięciu (por. rozdział 5), wykorzystując prawidłowości związane z elektrycznością o wiele wcześniej, nim naukowcy poznali to zjawisko. Węgorz nie wie, na czym polega prąd elektryczny, ale i my nie musimy nic wiedzieć o tranzystorach czy obwodach scalonych, żeby posługiwać się smartfonem. Dopóki nasz telefon jest inteligentny (smart), sami nie musimy się o nic martwić. Robaki bez tuneli (czasoprzestrzennych) Zanim zaczniemy, słowo pocieszenia. Nasza książka opowiada o tym, jak wybrane gatunki zwierząt posługują się zasadami fizyki, aby przeżyć w warunkach naturalnych. Jeśli fizyka budzi w was lęk, nie martwcie się. Postaraliśmy się, aby wszystko było proste. Nie trzeba mieć umysłu Einsteina, żeby zrozumieć, o co tu chodzi. Nie obawiajcie się, że będziemy mówić o jakichś dziwnych rzeczach, takich jak ciemna energia, bozony Higgsa czy tunele czasoprzestrzenne (wormholes) – choć w pewnym momencie rzeczywiście wspominamy o robakach, a w każdym razie o wężach. Z drugiej strony, jeśli interesujecie się fizyką, będziecie zdumieni tym, jak często i jak sprytnie wasza ulubiona dziedzina wiedzy daje o sobie znać w życiu zwierząt. Od gęsto porośniętych sierścią kotów i psów po Strona 6 bezwłose homary, komary i ogromne kałamarnice – fizyka jest wszędzie. Miłośnikom fizyki pragniemy przypomnieć, że niemal wszystko, co się dzieje w biologii, kręci się wokół pożywienia i seksu. Fizyka, mimo swojej obsesji na punkcie Wielkiego Wybuchu, podąża jednak inną drogą. Zwierzęta, aby gatunek, do którego należą, mógł przetrwać, muszą przekazywać dalej swoje geny i dlatego wydają na świat potomstwo. Niemal we wszystkich przypadkach potrzebują pożywienia, jeśli chcą dożyć do chwili rozpłodu, a potem jeszcze mieć siłę do opiekowania się młodymi do czasu, gdy i one osiągną dorosłość. Godnym uwagi wyjątkiem jest samiec osy figowej. Ten niewielki owad w stadium larwalnym żyje wewnątrz owocu figi, ale z chwilą gdy przekształci się w postać dorosłą, nie może już dłużej się odżywiać, ponieważ jego aparat gębowy zanika. Jedynym celem jego dalszej egzystencji jest akt rozmnażania się, po czym traci resztki energii i umiera. Jeśli jesteś fanem / fanką biologii, przede wszystkim pamiętaj, że fizyka jest znacznie łatwiejsza niż biologia. Mówimy serio. Kiedy pracuje się w laboratorium, można o wiele skuteczniej kontrolować swój eksperyment. Jeśli chcemy zmienić w nim tylko jeden element (czyli jedną zmienną, jak mówią uczeni), aby sprawdzić, jaką rolę odgrywa, o wiele łatwiej będzie to zrobić w osłoniętym przed działaniem zewnętrznych warunków atmosferycznych pomieszczeniu laboratorium, w którym panuje kontrolowana temperatura i wilgotność powietrza, niż w dżungli. A nawet na kwitnącej łące czy, jak się przekonamy w rozdziale 4, w ogrodzie zoologicznym. Jeśli wyjmiemy zwierzę, które pragniemy zbadać, z jego naturalnego otoczenia, nie będziemy wiedzieli, czy ta zmiana wpłynie na jego zachowanie. Ale jeżeli pozostawimy zwierzę w jego środowisku naturalnym, nie będziemy pewni, czy modyfikacja wybranej przez nas zmiennej nie pociągnęła za sobą zmian – dotyczących życia innych zwierząt albo wartości Strona 7 innego parametru – których istnienia nawet sobie nie uświadamiamy. W rezultacie modyfikacja mogłaby wpłynąć na wyniki naszych badań i nawet nie będziemy o tym wiedzieli. A zatem: biologia jest trudna, fizyka łatwa. A teraz zastrzeżenie. W Kudłatej nauce czasami posługujemy się antropomorfizacją, czyli wypowiadamy się w taki sposób, jakbyśmy w pewnym sensie umieścili się w głowie zwierzęcia i przypisywali mu myśli, jak gdyby było człowiekiem. Biolodzy nie lubią takich chwytów, ale w ten sposób łatwiej opowiadać różne historie, więc nie będziemy się z tego tłumaczyć, a w każdym razie tylko trochę. No i czasami, ale o tym cicho sza, odrobinę upraszczamy opisywane zjawiska fizyczne, żeby nie hamować toku narracji. Niektórzy ludzie sięgają po literaturę popularnonaukową, szukając w niej odrobiny ładu i logiki w naszym zagmatwanym świecie. Ale życie jest skomplikowane. Czasami, im bardziej przyglądamy się jakiejś rzeczy, tym bardziej okazuje się złożona. Cieszymy się na przykład piękną barwą i delikatnym zapachem róży, a następnie zaczynamy oglądać w powiększeniu aksamitną powierzchnię jej płatków, delikatne żyłki u ich bladej nasady, złożony las mikroskopijnych pręcików z pyłkiem w jej centrum i drobne włoski na spodniej powierzchni liści okalających kwiatostan. Jeśli sięgniemy po silny mikroskop, zobaczymy struktury biologiczne zapewniające róży funkcjonowanie – jej hydraulikę i pojedyncze komórki. I tak, o ile nie jesteśmy poważnie zainteresowani botaniką, w miejsce naszej wcześniejszej radości i zachwytu niepostrzeżenie pojawi się zdumiewający świat dziwacznie brzmiących nazw, a sam kwiat gdzieś po drodze straci swój urok. To samo można powiedzieć o wyjaśnieniach proponowanych przez fizykę – otrzymujemy opis kolejnych warstw zjawisk, z których część budzi niemal powszechne zainteresowanie, ale inne lepiej pozostawić zapaleńcom Strona 8 i geniuszom. W naszej książce staraliśmy się ograniczać do poziomu zjawisk, które wydają się przystępne i zrozumiałe, co oznacza, że czasami – w interesie piękna i prostoty – pomijaliśmy pewne nazbyt specjalistyczne szczegóły, mamy jednak nadzieję, że czytelnicy nam wybaczą. A jeśli nie, przypuszczalnie większą frajdę przyniesie wam samodzielne poszukanie odpowiednich równań i zgłębianie subtelności. Nasza książka nie przynosi wyczerpującego omówienia zachowań i charakterystyki wszystkich gatunków zwierząt, które w swoim życiu wykorzystują zasady fizyki. W tym celu musielibyśmy napisać opasłe tomiszcze. W kolejnych rozdziałach staramy się raczej omawiać zjawiska związane z jakimś jednym ważnym aspektem wybranej przez nas dziedziny wiedzy – takim jak ciepło, siła, płyny, dźwięk, elektryczność i magnetyzm oraz światło – i pokazywać jej podstawowe zasady na przykładzie zachowań starannie wybranych gatunków zwierząt. Ponieważ skupiamy się na tym, jak zwierzęta wykorzystują fizykę w życiu codziennym, wybraliśmy różne stworzenia – od pawi po ośmiornice i od słoni po pszczoły – które aktywnie wykorzystują zasady fizyki, kiedy chcą się napić, schwytać pożywienie, regulować temperaturę ciała, bronić się przed zagrożeniami itp. Skupiamy się bardziej na tym, co się stało, niż kto to zrobił, choć wydaje się mało prawdopodobne, żebyście sami wpadli na niektóre odpowiedzi. Natomiast w ogóle nie zajmujemy się tym, jak ludzie spożytkowują dla własnej korzyści wiedzę na temat świata zwierząt – po prostu dlatego że opis tych zjawisk wystarczyłby na osobną książkę. Nie będziemy więc opowiadali o tym, jak fizycy, zainspirowani strukturą skrzydeł motyla, opracowali czujniki ciepła, ani o tym, jak stworzyli materiał velcro (potocznie rzep), przyglądając się, w jaki sposób rzep (łopianu) trzyma się psiego ogona. Ta dziedzina badań, znana jako biomimetyka albo bioinspiracja, jest interesująca, ale wystarczająco dobrze opisana. Choć w pewnym momencie – Strona 9 krótko – wspominamy o pomysłach na urządzenia wspomagające słuch, które odwołują się do sposobu porozumiewania się słoni. Innym tematem, który pozostawiliśmy na uboczu – ponownie dlatego że inni się już nim zajmowali – są zbiorowe zachowania zwierząt, takie jak lot stada ptaków poruszających się w zgodnym rytmie, ruchy pingwinów w obrębie stada tulących się do siebie osobników albo budowanie przez mrówki tratwy z własnych ciał. W naszej książce gwiazdami przedstawienia są pojedyncze osobniki. Strona 10 ROZDZIAŁ 1 CIEPŁO ROZDZIAŁ NA ROZGRZEWKĘ Węże zmieniające płeć – Psy o luźno ruszającej się skórze – Komary sikające krwią – Mordercze pszczoły – Wiewiórki o gorących ogonach – Żmije, które „widzą” ciepło – Żuki, które „słyszą” promieniowanie podczerwone Strona 11 Robi się gorąco W filmie Poszukiwacze zaginionej Arki dziarski archeolog Henry Indiana Jones, grany przez Harrisona Forda, przeżywa nagle swój najgorszy koszmar. Chociaż panicznie boi się węży, aby zapobiec przechwyceniu Arki Przymierza przez wrogów, musi wedrzeć się do sekretnej komory egipskiego grobowca, w której wręcz roi się od tych gadów. Podobnie jak w wielu innych filmach, autorzy Poszukiwaczy… odwołują się w tej scenie do klasycznego obrazu węża jako stworzenia zarazem złowrogiego i obdarzonego potężną mocą. Jednak Steven Spielberg miał na głowie nie tylko symbolikę. Przetrząsnąwszy w poszukiwaniu węży wszystkie londyńskie sklepy zoologiczne, członkowie jego ekipy musieli w końcu pociąć na kawałki kilka gumowych szlauchów, aby uzupełnić brakujące sztuki. Choć, prawdę mówiąc, nawet część żywych „węży” grających w tej scenie to nie były węże, ale beznogie jaszczurki – różnica istotna dla biologów, ale bez znaczenia dla zrozpaczonej ekipy filmowej. Podobnie jak padalce z ogrodowego kompostu, beznogie jaszczurki są – jak wskazuje ich nazwa – jaszczurkami, których odnóża skurczyły się albo zaniknęły. Znana aktorska maksyma: „Nigdy nie pracuj z dziećmi ani ze zwierzętami”, powstała przypuszczalnie z myślą o wężach. Te gady mogą ukąsić. Wiją się. Budzą lęk. Ale nie tylko twórcy filmowi mają z nimi problemy. Biolodzy badający węże w warunkach naturalnych także nie mają łatwego życia. Węża trudno wytropić, a kiedy się zorientuje, że go znalazłeś, szybko odpełznie albo, co gorsza, strzyknie w twoją stronę jadem, który może cię zabić, jeśli dostanie się pod skórę albo do oka. Strona 12 Na szczęście dla bohatera naszej opowieści, Ricka Shine’a z Uniwersytetu w Sydney w Australii, istnieje gatunek węży stanowiący wyjątek od zasady mówiącej, że to typy, z którymi trudno się pracuje. Jeśli złapiesz takiego osobnika w odpowiednim momencie, nie zwraca większej uwagi na to, co z nim zrobisz. Shine mógł na przykład spokojnie wkładać te węże do samochodu i zabierać na przejażdżkę. I jak się wkrótce dowiemy, tak właśnie robił. Jesienią, zimą i wiosną pewna odmiana ogrodowca zwyczajnego, inaczej pończosznika (ang. red-sided garter snake, Thamnophis sirtalis parietalis), żyje, podobnie jak węże, które stanęły na drodze Indy’ego w Poszukiwaczach zaginionej Arki, w ogromnych skupiskach liczących czasami dziesiątki tysięcy egzemplarzy (ta liczba musi budzić zawiść każdego reżysera filmowego). Nie spotkamy ich jednak w sekretnej komorze egipskiego grobowca, ale w szczelinach wapiennych skał, pod zamarzniętą warstwą gleby kanadyjskiej prerii w stanie Manitoba. Ten gatunek węży dzierży bowiem pewien rekord: to najdalej na północ żyjący gad na półkuli zachodniej. Życie w miejscu, gdzie temperatura spada do – 40 stopni C, a śnieg pokrywa ziemię przez 8 do 9 miesięcy w roku, wydaje się pomysłem szalonym. Gady są zwierzętami zmiennocieplnymi (ektotermicznymi, od greckiego: ciepło pochodzące z zewnątrz) i nie mogą wytworzyć energii niezbędnej do ogrzania swojego ciała, spalając pożywienie. Polegają więc na zewnętrznych źródłach ciepła takich jak słońce. Wylegują się w jego promieniach, dopóki nie ogrzeją się na tyle, aby móc szybko poruszać się i reprodukować. Natomiast na okres mrozów pończosznik o czerwonych bokach w poszukiwaniu ciepła zbija się w swoich podziemnych kryjówkach w ogromne stada i zimuje, co stanowi u węży odpowiednik hibernacji. Niemniej życie węży ogrodowców w Manitobie ma także swoje dobre strony, i to samo dotyczy badających je uczonych. Przede wszystkim latem, Strona 13 kiedy już się zacznie, jest ciepło, temperatura sięga + 30 stopni C. W kwietniu albo maju węże wyłażą więc na powierzchnię i wijąc się, pełzają po jałowej ziemi w grupach liczących setki albo tysiące osobników. Ten widok, przypominający stertę wijącego się na wszystkie strony spaghetti, od dawna intrygował uczonych. O co chodzi tym wężom? W intrydze z udziałem czerwonobokich pończoszników, której nie powstydziłby się sam Spielberg, splata się czysta fizyka, mnóstwo seksu i odrobina zmiany płci. Choć w tym ostatnim przypadku, spieszymy dodać, nie chodzi jednak o Shine’a i jego kolegów, ale o same węże. Wielkie podwiązki (pończosznika) Ale gdzie nasze maniery? Powinniśmy odrobinę poznać tego węża, zanim zaczniemy wścibiać nos w jego życie seksualne. Zacznijmy więc od rodziny. Pończoszniki występują w całej Ameryce Północnej, choć tylko gatunki zamieszkujące tereny, gdzie panują ostre mrozy, zimują. Można spotkać te gady w lasach, zagajnikach, na łąkach – wszędzie tam, gdzie w pobliżu jest jakaś woda. Wąż, długości około pół metra, potrafi swoim jadem zabijać niewielkie stworzenia, ale nie jest groźny dla człowieka. Jego ulubione przekąski to żaby i ryby, choć nie pogardzi także dżdżownicami, gryzoniami i małymi ptakami. Wąż ogrodowiec o czerwonych bokach na pierwszy rzut oka nie budzi skojarzeń ze swoją nazwą. Jest czarny z kremowym paskami biegnącymi wzdłuż ciała. Jego czerwone boki kryją się pod zachodzącą na siebie łuską i można je zobaczyć tylko wtedy, gdy zaniepokojony gad nastroszy swoje Strona 14 ciało. Podczas lata, trwającego w Manitobie 3 albo 4 miesiące, pończosznik stara się maksymalnie wykorzystać ciepło promieni słonecznych i wyprawia się ze swojego siedliska na ponadpiętnastokilometrowe wędrówki w poszukiwaniu żywności. Kiedy w powietrzu pojawiają się pierwsze fale chłodu – już w sierpniu! – węże wyruszają w stronę zimowych kryjówek. Początkowo spędzają w nich tylko noce albo pochmurne dni. Kiedy jednak temperatura w ciągu dnia spada poniżej zera, gady nakładają na siebie areszt domowy i na czas trwającego przez następnych 9 miesięcy chłodu zbijają się w duże grupy. Ich zimowe siedziby znajdują się jakieś 6 metrów pod ziemią, poniżej poziomu zamarzania gleby. Panująca tam „domowa” temperatura, około + 10 C, z pewnością nie przywodzi na myśl letniego dnia, ale jest o wiele przyjemniejsza niż panujące na zewnątrz – 40 stopni C. Podczas zimowania węże prawie nie wydatkują energii, trwając w stanie bliskim zawieszenia wszystkich funkcji życiowych. Nie jedzą nic, oddychają z rzadka i jedynie od czasu do czasu poruszają się, aby napić się wody. Ni stąd, ni zowąd (wąż) Kiedy późną wiosną, czując na twarzy upragnione promienie słońca, staniemy przy którejś z wężowych jam w okolicy wioski Narcisse, możemy podziwiać jeden z najbardziej niezwykłych widoków w naturze. Przed nami jak okiem sięgnąć rozpościera się wijący się na wszystkie strony dywan z pokrytych błotem gadów, które właśnie wyłoniły się ze swojej podziemnej kryjówki i ponownie zbijają się w ogromne stada. Ale kiedy przyjrzeć im się Strona 15 bliżej, możemy dostrzec coś jeszcze bardziej zdumiewającego. Niemal wszystkie węże to samce. Mają około 45 centymetrów długości i są o jakieś 15 centymetrów krótsze niż samice. Nie speszone z powodu swoich mniejszych rozmiarów, wypełzają na zewnątrz kilka tygodni przed samicami. I każdy ma nadzieję, że pierwszy zdoła spleść się z jedną z nich w miłosnym uścisku. Kiedy tak wiją się jeden obok drugiego, ocierając się o siebie, śmiało wyciągają języki w poszukiwaniu substancji chemicznych zwanych feromonami, wydzielanych przez skórę przez samice. Wydaje się, że po długich 9 miesiącach zimowania każdy samiec ma w głowie tylko jedno: seks. Ale tu pojawia się problem. Gdy tylko samice wyłaniają się ze swoich kryjówek, większość z nich stara się czmychnąć co sił w nogach (o ile to możliwe w przypadku węży). Każda samica, która okaże się nie dość żwawa, staje się obiektem zainteresowania kuli złożonej z dziesiątek, a nawet setek podekscytowanych, pełnych miłosnych zapałów samców, z których każdy stara się owinąć wokół jej ciała, tak aby znaleźć się w odpowiedniej pozycji do zapłodnienia. Samice uważają, że te zaloty są dość stresujące, i starają się uciec, jak tylko się da. A skoro samców jest co najmniej 10 razy więcej niż samic, szanse pojedynczego osobnika na reprodukcję rysują się marnie. Już same ogromne skupiska splątanych ze sobą samców i mniejsze kule złożone z osobników w akcie płciowym wydają się dość dziwaczne, ale dzieje się tu coś jeszcze bardziej osobliwego. Jeśli przyjrzeć się uważnie, od czasu do czasu można zauważyć samce, które zwracają uwagę nie na samice, lecz na innego osobnika tej samej płci. Jesteśmy jak najdalsi od seksizmu, jednak zachowanie niektórych z nich wydaje się wyjątkowo niedżentelmeńskie. Dosłownie. Wąż samiec udaje, że jest samicą, czy raczej, w naukowym żargonie, samico-samcem, wydzielając feromony. Samico- samce łatwo odróżnić od innych osobników: są tej samej długości co Strona 16 pozostałe samce, ale ponieważ wypełzły spod ziemi później, są nadal pokryte błotem. Te transgenderowe węże rzadko zwracają uwagę na inne samice i zamiast tego pełzną powoli jak ślimaki. Wkrótce rzucają się na nie „prawdziwe” samce. O wiele trudniej niż rozpoznać samico-samca, jest odpowiedzieć na pytanie, o co im właściwie chodzi. Jeśli taki osobnik pragnie sparzyć się z samicą, czemu udaje, że jest tej samej płci co ona? Ta zagadka od dawna intrygowała biologów. Niewykluczone, że przekształcenie się w samico- samca daje samcowi jakąś przewagę reprodukcyjną, ponieważ może dzięki temu skraść spermę innym samcom albo uniknąć ataku ze strony silniejszych rywali. Jednak Rick Shine zaczął się zastanawiać, czy w tym zbijaniu się w wielkie wężowe kłębowiska chodzi wyłącznie o reprodukcję. Czy przypadkiem nie chodzi także o ciepło? Gady w worku Na szczęście biologia była po stronie badaczy. Można by pomyśleć, że wąż ogrodowiec, który za wszelką cenę dąży do aktu reprodukcji, nie będzie życzliwie traktował wtrącania się w swoje sprawy. Jednak późną wiosną Shine i jego koledzy mogą robić z tymi gadami wszystko, na co mają ochotę – samcami, samico-samcami czy samicami. Mogą je podnosić z ziemi, mierzyć, wrzucać do worka. Węże mają za mało energii, żeby się tym przejmować, dzięki czemu stają się niemal niedorzecznie idealnym przedmiotem badań. Właśnie dlatego Shine w latach 1997–2004 niemal co roku pielgrzymował z Australii do wężowych jam w okolicach Narcisse. „Kiedy masz 10 tysięcy zakochanych węży na powierzchni domowego salonu, to jest prawdziwy raj dla biologa badającego życie tych gadów” – Strona 17 mówi. Aby poznać sekrety samico-samców, Shine i jego koledzy po prostu siadali w trawie obok czerwonobokich pończoszników, które właśnie wypełzły na powierzchnię ze swoich zimowych kryjówek. Trzymając pojedyncze samico-samce za ogon, badacze pokazywali je „prawdziwym” samcom, żeby zobaczyć, jak te zareagują. Samce niemal zawsze uważały, że samico-samce są atrakcyjne, i starały się przycisnąć do któregoś / którejś z nich swoją głowę i całe ciało. A zatem samce zdecydowanie ulegały feromonowemu urokowi samico-samców. Ale co z tego mają samico-samce? Czas na bardziej wyrafinowany eksperyment. Shine przetrzymywał grupę samico-samców w temperaturze +10 stopni C, czyli takiej, jaka panuje w podziemnej kryjówce pończoszników. Jednocześnie ogrzewał inną grupę samico-samców do temperatury 28 stopni C, wrzucając je do płóciennych worków i umieszczając na elektrycznie podgrzewanych przednich siedzeniach terenowego samochodu marki Yukon, wynajętego przez badaczy. Następnie uczeni sprowadzali obie grupy węży do tej samej temperatury + 25 stopni C, ogrzewając chłodne węże na siedzeniu samochodu i pozwalając wcześniej podgrzanym wężom, aby w sposób naturalny się ochłodziły. Trzymając za ogon każdego samico-samca o temperaturze +25 stopni C, Shine pokazywał go / ją pięciu różnym samcom. Jak się spodziewano, samce zaczynały szybciej wywijać językiem i usiłowały się przytulić do samico- samca. Ale ich zainteresowanie nie trwało wiecznie. Po upływie trzech godzin przestawały rozglądać się za wężem z ciepłej grupy. Węże z grupy chłodnej budziły ich zainteresowanie przez 5 godzin. Utrata zainteresowania samico-samcami przez samce wskazywała, że samico-samce wracały do swojej normalnej postaci zwykłych samców, przy czym ciepłe samico-samce wracały do niej szybciej niż te chłodne. Wniosek był jasny: samce z gatunku Strona 18 pończosznika o czerwonych bokach zmieniały się w samico-samce po to, aby się jak najszybciej ogrzać. Udając, że jest samicą, samico-samiec zachęca inne samce do tego, aby się do niego przytulały w przekonaniu, że jest potencjalną partnerką seksualną. Ocierając się o swoich cieplejszych rywali, chłodny samico-samiec przechwytuje ciepło wytwarzane przez ich mięśnie i ogrzewa własne ciało. Ciepło, jak dowiemy się później, zawsze przepływa od obiektu cieplejszego do chłodniejszego. Węże i drabiny[1] Takie podkradanie ciepła od innego zwierzęcia można nazwać kleptotermią (nie należy mylić go z nieodpartym pragnieniem, aby natychmiast wybiec z supermarketu, chowając pod kurtką kilka słoików z kawą – to kleptomania). Węże, jako zwierzęta długie i cienkie, mają relatywnie dużą powierzchnię w stosunku do objętości i dlatego tracą ciepło szybciej, niżby traciły, gdyby były stworzeniami okrągłymi i milutkimi. A ciepło to cenne dobro chłodną wiosną w stanie Manitoba. Jeśli masz szczęście, temperatura sięga +10 stopni C, czyli jest taka sama jak pod ziemią. Przywierające do siebie w wielkim kłębowisku pończoszniki mogą ograniczyć swoje straty ciepła. To zupełnie tak samo jak na kempingu w chłodną noc: kiedy przytulasz się do kogoś w namiocie, wszystkim jest cieplej. Wchodząc w rolę samico-samca, osobnik, który dopiero co wypełzł spod ziemi, może się szybciej ogrzać i wyjść z zimowego otępienia. A szybkość działania ma tutaj decydujące znaczenie. Wychłodzony wąż po miesiącach spędzonych pod ziemią jest powolny jak ślimak i staje się łatwym łupem dla wron, które z wielkim smakiem zjedzą ospałego pończosznika. Ogrzawszy się, wąż może się szybciej poruszać i dzięki temu uniknąć ptasich szponów. Strona 19 Ze zmiany płci samico-samiec czerpie także dodatkowe korzyści: odciąga uwagę innych samców od prawdziwych samic, dzięki czemu jego rywale tracą cenną energię na bezproduktywne zaloty. W tym czasie samico-samiec zachowuje swoją energię, nie kłopocząc się uprawianiem seksu. Jak mówi porzekadło: trzymaj swoich przyjaciół blisko siebie, ale wrogów jeszcze bliżej. Początkowo biolodzy sądzili, że tylko niektóre samce z gatunku pończosznika o czerwonych bokach przechodzą po zimowaniu fazę samico- samca. Okazuje się jednak, że robią tak wszystkie, choć zmiana płci nie trwa w nieskończoność. Ogrzewając się w ten sposób przez dzień albo dwa, większość samico-samców wraca do postaci samca i wyrusza na letnią wędrówkę. Większość zalotów i kopulacji prawdziwych samców i samic odbywa się w małych grupach, z dala od zimowych kryjówek. Pończoszniki o czerwonych bokach są wiosną tak absurdalnie łatwym przedmiotem badań, że Shine zdołał wyprodukować ponad 40 naukowych artykułów na podstawie swoich 7 wypraw w kanadyjskie pustkowia. „Człowiek może jednego wieczoru wpaść na nowy pomysł, nazajutrz poddać go weryfikacji, a następnego dnia przy kolacji wymyślić kolejny eksperyment” – mówi Shine. Zażywszy na taką masę potulnych węży, gdyby Spielberg miał okazję zajrzeć do książki Shine’a, mógłby swoją sławną scenę z wężami z Poszukiwaczy zaginionej Arki nakręcić w Kanadzie. Robi się gorąco Opowiadając tę pełną namiętności historię wężowych machlojek, niefrasobliwie używaliśmy co jakiś czas takich słów jak „ciepło” czy „temperatura” i niewykluczone, że nawet nie zwróciliście na to uwagi. Strona 20 „Ciepło” to słowo, którym posługujemy się na co dzień. Mówimy o cieple słońca albo o tym, że wdaliśmy się w gorący spór, i wszyscy wiemy, co to znaczy, że jest nam zimno albo gorąco. Jednak nawet największe umysły w dziedzinie fizyki nie potrafiły niegdyś zrozumieć, czym tak naprawdę jest ciepło. W XVIII wieku większość uczonych sądziła, że ciepło to niewidoczny, nieważki fluid zwany cieplikiem, który przenika jakoś z gorącego przedmiotu do chłodniejszego. Chociaż dziś idea cieplika może wydawać się zabawna, aby ją ostatecznie obalić, potrzeba było eksperymentu przeprowadzonego w 1798 roku z udziałem zwierząt – dwu koni – oraz pewnego człowieka, który studiował w Monachium sztukę wytwarzania armat. Urodzony w Ameryce Brytyjczyk Benjamin Thompson (1753–1814) wywiercił, posługując się kieratem poruszanym przez konie, otwór w ważącym 2,7 kilograma mosiężnym walcu zanurzonym w naczyniu z wodą. Kiedy po upływie dwu i pół godzin, zanudziwszy zapewne konie na śmierć, przewiercił w końcu żelaznym wiertłem mosiężny walec na wylot, zarówno mosiądz, jak i woda były niezwykle gorące. „Trudno wręcz byłoby opisać zdumienie i zaskoczenie, jakie malowało się na twarzach zgromadzonych widzów, kiedy uświadomili sobie, że tak ogromna ilość zimnej wody została ogrzana niemal do stanu wrzenia bez użycia ognia” – pisał Thompson. Skąd pochodziło to ciepło? Potrzyjcie dłonie, a poczujecie wskazówkę. Kiedy dwie powierzchnie, takie jak wnętrza dłoni albo żelazne wiertło i powierzchnia walca z litego mosiądzu, ocierają się o siebie, wytwarzają siłę znaną jako tarcie. Ta siła stawia opór wobec ruchu i przekształca część jego energii kinetycznej – energii ruchu – w energię wewnętrzną, w tym przypadku w energię kinetyczną cząsteczek obu ciał. Tarcie pojawi się w następnym rozdziale razem ze starożytnymi Grekami i hokejowym krążkiem. Pokazując, że materialne własności użytych wierteł, mosiądzu